燃煤耦合污泥發電技改工程環保效能研究

李順泉，盧秋彤，曾峻鵬

(廣東建研環境監測股份有限公司，廣東 廣州 510000)

1 工程概況

廣州恒運熱電(D)廠有限責任公司，位于廣州經濟技術開發區西區西基工業區內。該公司利用原有兩臺1075 t/h煤粉爐(#8、#9機組)進行摻燒污泥發電。該技術改造新增一座干化污泥卸儲料一體車間，采用的摻燒污泥為城市污水處理廠的干化污泥，來源于廣州開發區和黃埔區等污水處理廠，干化污泥低于40%的含水率，摻燒比例設定為4.7%，年4000 h的利用時間，計劃摻燒干化污泥量為51400 t/a。本項目技術改造前和改造后的發電規模沒有變化。本項目為燃煤熱電廠對市政污泥摻燒的發電技改工程，對城鎮污水處理廠的污泥進行減量化、資源化處置，不違背國家的相關法律法規，完全符合環保要求和相關產業政策，而且與地方規劃相吻合[1,6]。

2 工程運營期污染防治措施及其技術可行性

2.1 大氣污染防治措施

2.1.1 脫硫措施分析

現有工程2×330 MW熱電機組煙氣采用石灰(石灰石)-石膏濕法煙氣脫硫工藝進行脫硫，根據2016～2017年在線監控數據，經“超潔凈改造”后，現有項目二氧化硫排放濃度平均為9.36 mg/m3，平均脫硫效率達到98.7%。HCl和二氧化硫同屬于酸性氣體，石灰(石灰石)-石膏濕法煙氣脫硫工藝對HCl也有較好的去除效果。

本項目摻燒污泥后，維持現有項目石灰(石灰石)-石膏濕法煙氣脫硫工藝脫硫后，二氧化硫排放濃度為10 mg/m3，摻燒前后濃度無明顯變化，滿足《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)中燃氣機組特別排放限值要求(二氧化硫<35 mg/Nm3)。項目摻燒后，HCl排放濃度為1.2 mg/m3滿足《生活垃圾焚燒污染控制標準》(GB18485-2014)要求(HCl<60 mg/Nm3)[1，2,7]。

評價建議建設單位采取以下措施進一步提高煙氣脫硫效率，減少二氧化硫排放。

(1)對燃料中硫的含量進行嚴格控制。

(2)強化控制方式，通過增加供給脫硫劑的方式優化脫硫漿液循環泵的控制措施，利用供漿量的掌控優化運行方式，實現二氧化硫排放量的最低目標。

(3)對脫硫系統設備進行優化，進一步升級改造脫硫塔內部噴淋層、噴嘴、除霧器等設施，提升脫硫系統的功效，以降低排放濃度。

通過以上技改措施后，可以利用原有工程處理廢氣中HCL、SO2，無須新增投資，所以該治理措施經濟可行。

2.1.2 脫硝措施分析

現有項目2×330 MW熱電機組煙氣脫硝工藝主要包括低氮燃燒和SCR脫硝。低氮燃燒是一種爐內脫氮技術，具有結構簡單、經濟、高效的特點。在空預器與省煤器之間的高含塵區域布置SCR反應器，采用SCR脫硝技術，達到85%以上的脫硝效率。

根據2016～2017年在線監控數據，經“超潔凈改造”后，現有項目氮氧化物年平均排放濃度為36.69 mg/Nm3，SCR脫硝效率達到87.7%，本項目摻燒污泥后，維持現有“低氮燃燒+SCR脫硝”工藝后，氮氧化物排放濃度為38 mg/Nm3，摻燒前后濃度無明顯變化，可滿足《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)中燃氣機組特別排放限值(氮氧化物<50 mg/Nm3)[2,8]。

技改后，可利用原有脫硝系統進行氮氧化物處理，沒有新的投資，具備很高的可行性。

2.1.3 除塵措施分析

2.1.3.1 電除塵、濕式電除塵器一體化措施

可以在一類設備中納入電除塵、濕式電除塵器，對這兩個系統進行全過程的維護檢查，進行隱患排查，構建全過程維護電除塵、濕式電除塵器設備的臺賬，讓設備的運行更可靠，最大限度地減少煙氣中煙塵的排放量。

2.1.3.2 嚴格把控燃料

對燃煤和污泥中灰分含量進行嚴格把控，對煙塵產生量的控制從燃料的源頭進行，確保完成摻燒污泥的工序后煙塵排放濃度達標。

技改后，可利用原有除塵系統進行煙塵處理，煙塵排放濃度為3.97 mg/Nm3，可滿足《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)中燃氣機組特別排放限值(煙塵<5 mg/Nm3)，沒有新的投資，具備很高的可行性[3,9]。

2.1.4 重金屬、二噁英污染防治措施分析

2.1.4.1 嚴格控制污泥來源

建設單位要嚴格管理采用污泥的來源，明確規定入爐摻燒污泥的管控標準，并要不定期抽查污水企業委托的第三方單位的污泥，嚴禁沒有達到本廠入爐標準的污泥入爐，針對那些沒達標的污水處理廠產生的污泥，要以書面通知形式責令其整改，直到采用的污泥質量達到穩定的標準，才可以入廠摻燒。

2.1.4.2 充分利用現有設備

有多種因素會影響到排放尾氣中重金屬濃度的高低，主要包括空氣污染的控制手段、燃料組成、焚燒爐的操作方式、燃料性質、重金屬形態分布等。煙氣中重金屬存在的形式主要以氣態或顆粒物吸附態為主。如果重金屬以及化合物的氣化溫度較高，會在處理煙氣系統降溫環節中凝結為一種粒狀物質，除塵設備會將其收集并去除；如果重金屬元素氣化溫度較低時難以完全凝結，可以利用飛灰表層的催化能力把該元素轉化為高氣化溫度并且凝結容易的物質，就可以被除塵設施收集并去除；重金屬物如果以氣態存在，在吸附飛灰過程中會一并被除塵設備收集并去除。

2.1.4.3 嚴格控制摻燒比例

為了保證摻燒污泥工序后，將二噁英、重金屬排放水平降到最低，必須對污泥摻燒比例實施嚴格管控，可以設置污泥上料系統的PLC自動調節功能，將校驗裝置和電子皮帶秤安裝在上料皮帶上，進行準確計量入爐的污泥量。為了將灰渣中的二噁英、重金屬污染物的含量有效降低，可以將污泥摻燒穩定在46%以內。

綜合以上三點措施及污泥摻燒后的煙氣監測數據(表1)，可知原有的煙氣治理措施完全可以滿足改造后的需求，進一步改造除塵系統后，將進一步提高裝置的除塵效率，最大限度地減少重金屬污染物的排放量，本項目采取的防治手段具備極高的技術可行性。

2.2 固體廢棄物污染防治措施

該項目產生的固體廢物主要為鍋爐燃燒飛灰、爐渣、石子煤、脫硫石膏等一般工業固廢，本項目配置有石子煤斗、石膏倉、灰庫等，鍋爐排出的爐渣經過冷卻后，由車間外運綜合利用。石子煤斗、灰庫、石膏貯存間達到一定的數量后，就會外售給制磚廠、水泥廠等企業。一些危險的廢物根據《危險廢物貯存污染控制標準》的規定，在危險廢物儲存間暫時儲存，然后定期由具備回收資質的單位進行回收利用，絕不對外排放。

表1 污泥摻燒后煙氣重金屬、二噁英監測數據

技改后，建設單位利用原有的工程處置固廢的措施具備可行性，項目飛灰收集后暫存于廠內的灰庫，爐渣由鍋爐排出冷卻后外運，石膏暫存于石膏樓內，所有固體廢物都會定期外售給建材部門再利用，不對外排放，不會對環境造成太大的不良影響。現有項目灰庫容積5200 m3，約可容納飛灰10400 t，為#8、#9機組共用，技改后，共產生飛灰220931(#8、#9)(736.4 t/d)，則灰庫可滿足14 d儲存量。石膏倉容積1024 m3，約可容納石膏2048 t，石膏產生量為49675 t/a(165.6 t/d)滿足12 d儲存量。爐渣產生量為24549 t/a(82 t/d)，冷卻后即外運利用，平均每天2車[4,10]。

技改后，建設單位為了及時地外運飛灰、爐渣和石膏等固體廢物，合理地增加了車輛托運頻次。同時，為了有效降低爐渣中重金屬和二噁英含量，嚴格控制污泥摻燒比例，穩定控制在4.7%左右。

表2 爐渣、飛灰、脫硫石膏浸出毒性檢測結果

建設單位嚴格按《危險廢物貯存污染控制標準》(GB18579-2001)、《一般工業固體廢物貯存、處置場污染控制標準》(GB18599-2001)及二者的2013年修改單中的要求，對項目產生的固體廢物進行暫存和處理。項目爐渣、飛灰及脫硫石膏按照《危險廢物鑒別標準 浸出毒性鑒別》(GB 5085.3-2007)中表1的規定進行抽樣檢測，檢測結果見表2，污泥摻燒項目產生的爐渣、飛灰、脫硫石膏的浸出毒性均滿足《危險廢物鑒別標準 浸出毒性鑒別》(GB 5085.3-2007)中表1的要求[5]。

綜上，技改后固體廢物的種類沒增加，現有的固體廢物處理措施科學合理，本項目所產生的固體廢物均能得到妥善處置，具備技術的可行性。

2.3 污染防治措施可行性論證

這個項目的總投資預計為800萬元。污泥與其他固體廢棄物混合發電工程屬于環保工程，屬于城市廢棄物和其他固體廢棄物的減量化、資源化、無害化處理和綜合利用工程，因此，工程投資均為環保投資[3]。具體詳見表3。

表3 環保投資概算一覽

3 結語

隨著燃煤耦合污泥發電項目的推廣以及相關技術的成熟，可以利用現有的煤電發電系統和集中治理污染物的相關設施，構建起城鄉一體化的生態環保大平臺，依托現代化的污水處理廠、發電廠等相關企業，可有效填補污泥處置的缺口，從根本上解決污泥垃圾圍城的環境治理難題，同時也促進了煤電的低碳清潔革新步伐，真正實現污泥減量化、無害化、資源化和規?；幹?，其應用推廣前景十分廣闊[4]。